中文名 | DC-BANK直接不間斷電源 | 外文名 | Voltage Sag |
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持續(xù)時(shí)間 | 10ms至1min | 類????型 | 電能質(zhì)量事件之一 |
主要為歐洲IEC相關(guān)文件所匯整出來的定義[ European standard EN-50160, voltage characteristics of electricity supplied by public distribution systems, CENELEC, Brussels, Belgium, 1994. ] ,與北美洲IEEE相關(guān)文件所匯整出來的定義 [ IEEE recommended practice for monitoring electric power quality, IEEE Std. 1159-1995, New York: IEEE, 1995. ] [ IEEE recommended practice for evaluating electric power system compatibility with electronic process equipment, IEEE Std. 1346-1998, New Yark: IEEE, 1998. ] 。兩大主流對(duì)電壓驟降之定義與規(guī)范大致上差異不大,均定義電壓驟降至基頻有效值之0.1 ~ 0.9 pu范圍,時(shí)間持續(xù)0.5周波(cycle)至30秒內(nèi),皆屬于電壓驟降(sag)之定義范圍。
性能 |
UPS |
DC-BANK |
對(duì)變頻器供電方式 |
交流UPS對(duì)變頻器交流輸入端供電,即使UPS電池放電時(shí),仍需由UPS逆變成交流后供電,可靠性低 |
DC-BANK對(duì)變頻器直流母線供電,使變頻器有交、直流兩路冗余供電,可靠性高 |
多臺(tái)變頻器供電 |
UPS功率成倍增加,多臺(tái)變頻器通過斷路器與UPS相連,相互影響大 |
各變頻器直流回路相互隔離,影響小 |
效率 |
效率低 交流供電時(shí)到電機(jī)4 變換: ~ / = = / ~ ~ / = = / ~ 電池供電時(shí)到電機(jī) 3 變換: = / ~ ~ / = = / ~ 總效率=UPS效率×變頻器效率 |
效率高 交流供電時(shí)到電機(jī) 2 變換: ~ / = = / ~ 電池供電時(shí)到電機(jī) 1 變換: = / ~ 總效率=變頻器效率 |
工作方式 |
在線式,交流切換0~10ms |
后備式,直流切換0ms |
線路位置 |
與變頻器為交流串聯(lián),需增加一級(jí)保護(hù) |
與變頻器為直流并聯(lián),無需增加保護(hù)級(jí)別 |
外殼防護(hù)等級(jí) |
IP20~IP30,不適應(yīng)惡劣工作環(huán)境 |
IP54或更高,適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)惡劣工作環(huán)境 |
電壓等級(jí) |
AC380V三相標(biāo)準(zhǔn) |
DC540V(對(duì)應(yīng)AC380V) DC931V(對(duì)應(yīng)AC690V) 適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)各種電機(jī)電壓等級(jí) |
系統(tǒng)容量 |
帶電機(jī)類感性負(fù)載,需要5~7倍電機(jī)額定容量,單機(jī)最大容量400kVA |
1.1倍電機(jī)額定容量,單機(jī)最大容量800kW |
大電流沖擊 |
1.15~1.5瞬間過流沖擊 |
3倍以上大電流沖擊,支持變頻器直流啟動(dòng) |
系統(tǒng)擴(kuò)展 |
無 |
可與PLC、DCS安全連鎖,通過工業(yè)總線上傳數(shù)據(jù),組成SCADA系統(tǒng) |
安裝方式 |
一體式 |
標(biāo)準(zhǔn)電氣柜,可一體安裝,也可分散安裝,適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)布局 |
性價(jià)比 |
低 |
高 |
故障率 |
高 |
低 |
當(dāng)輸配電系統(tǒng)中發(fā)生短路故障、感應(yīng)電機(jī)啟動(dòng)、雷擊、開關(guān)操作、變頻器以及電容組的投切等事件時(shí),均可引起電壓暫降。其中,短路故障、感應(yīng)電機(jī)啟動(dòng)和雷擊是引起電壓暫降的主要原因。雷擊時(shí)造成的絕緣子閃絡(luò)或?qū)Φ胤烹姇?huì)使保護(hù)裝置動(dòng)作,從而導(dǎo)致供電電壓暫降。這種暫降影響范圍大,持續(xù)時(shí)間一般超過100ms。電機(jī)全電壓?jiǎn)?dòng)時(shí),需要從電源汲取的電流值為滿負(fù)荷時(shí)的500%~800%,這一大電流流過系統(tǒng)阻抗時(shí),將會(huì)引起電壓突然下降。短路故障可能會(huì)引起系統(tǒng)遠(yuǎn)端供電電壓較為嚴(yán)重的跌落,影響工業(yè)生產(chǎn)過程中對(duì)電壓敏感的電氣設(shè)備的正常工作,甚至造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。保護(hù)裝置切除故障、誤動(dòng)以及運(yùn)行人員誤操作等均可引起供電中斷。當(dāng)保護(hù)裝置跳閘切斷給某一用戶供電的線路時(shí),該供電線路上將出現(xiàn)電壓中斷。這種情況一般僅在該線路上發(fā)生故障時(shí)才會(huì)出現(xiàn),而相鄰的非故障線路上都將發(fā)生不同程度的電壓暫降。
隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展,變頻器以其優(yōu)良的調(diào)速性能和顯著的節(jié)能效果,越來越被更多的現(xiàn)代化企業(yè)所采用,。但由于一些企業(yè)的電網(wǎng)電壓不穩(wěn)定,導(dǎo)致變頻器在使用中產(chǎn)生了新的問題—變頻器低壓跳閘。低電壓通常都是短時(shí)的,對(duì)傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)影響較小,而對(duì)變頻器則會(huì)產(chǎn)生低壓跳閘導(dǎo)致電機(jī)停止,影響生產(chǎn),尤其對(duì)一些關(guān)鍵電機(jī)影響尤為嚴(yán)重。每次由于電網(wǎng)晃電,關(guān)鍵電機(jī)變頻低壓跳閘造成的非計(jì)劃停機(jī),都會(huì)給企業(yè)造成很大的經(jīng)濟(jì)損失,少則幾十萬,多則幾百萬。解決該問題的關(guān)鍵就是如何使變頻器在瞬時(shí)低電壓時(shí)仍能正常工作。我們根據(jù)變頻器的工作原理,采用直流支撐技術(shù)即DC-BANK系統(tǒng)(在變頻器直流側(cè)加不間斷直流電源提高變頻器的低電壓跨越能力)來解決工廠存在的問題。變頻器是由整流器和逆變器兩部分組成。通過對(duì)變頻器的研究,變頻器低電壓指其中間直流回路低電壓(即逆變器輸入電壓過低)。一般的變頻器都具有過壓、失壓和瞬間停電的保護(hù)功能。變頻器的逆變器件為GTR時(shí),一旦失壓或停電,控制電路將停止向驅(qū)動(dòng)電路輸出信號(hào),使驅(qū)動(dòng)電路和GTR全部停止工作,電動(dòng)機(jī)將處于自由制動(dòng)狀態(tài)。逆變器件為IGBT時(shí),在失壓或停電后,將允許變頻器繼續(xù)工作一個(gè)短時(shí)間td,若失壓或停電時(shí)間totd ,變頻器自我保護(hù)停止運(yùn)行。一般td都在15~25ms,只要電源“晃電”較為強(qiáng)烈,to都在幾秒鐘以上,變頻器自我保護(hù)停止運(yùn)行,使電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行。
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1 不間斷電源技術(shù)講座 UPS ——uninterrupted power systems 不間斷電源系統(tǒng) 。保護(hù)重要負(fù)載不受停電 或電源異常帶來的各種損失。 UPS 技術(shù)發(fā)展有近 100年的歷史,但真正大面積使用,作用越來 越明顯是在計(jì)算機(jī)監(jiān)控時(shí)代、網(wǎng)絡(luò)時(shí)代。 UPS 在中國的應(yīng)用已有 30年歷史: 1972年美國總統(tǒng) 尼克松訪華,將美國品牌 IPM UPS 作為禮物送給中國政府。( IPM 品牌用戶在我國國內(nèi)也有 像燕化車煉、哈爾濱煉油廠、西昌發(fā)射中心等大型企業(yè),此品牌已被 EXIDE 兼并。)如今 UPS 技術(shù)正飛速發(fā)展,從分立元件到現(xiàn)在的 IGBT 技術(shù),并且利用各種微機(jī)技術(shù)作為其控制電 路來監(jiān)控計(jì)算機(jī),監(jiān)控互聯(lián)網(wǎng)查詢 UPS 狀態(tài)。容量也從單機(jī) 250VA 發(fā)展到單機(jī) 1000KVA , 從單機(jī)發(fā)展到主從熱備和多臺(tái)并機(jī)。主從熱備份、冗余并機(jī)技術(shù)大大提高了 UPS 的可靠性。
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一) 電力專用不間斷電源 1.安全說明 1)本設(shè)備中存在的高溫和高壓,只有經(jīng)過培訓(xùn)合格的專業(yè)人員才能進(jìn)行安 裝、操作和維護(hù)。 2)在設(shè)備安裝、操作和維護(hù)中,必須遵守所在地的安全規(guī)范和相關(guān)操作規(guī) 程,否則可能會(huì)導(dǎo)致人身傷害或設(shè)備損壞。 2.通用安全防范 1)不要將 UPS電源暴露在有水、霧、雪、灰塵等的環(huán)境中,為降低危險(xiǎn)發(fā) 生的幾率,不要阻擋或遮蓋通風(fēng)道。 不要安裝在不通風(fēng)的狹小空間里, 否則電源 會(huì)過熱。 2)為避免火災(zāi)和電擊的發(fā)生,請(qǐng)確保所有電纜的電氣特性良好,并選擇合 適線徑。禁止使用損壞的或線徑過小的電纜。 3)由于電源內(nèi)部有部件可引起放火和打火,請(qǐng)不要將電池、易燃品或任何 需要防火的物品放置于電源周圍。 3.與電池相關(guān)操作的安全防范 1)直流母線提供的電壓,是否為 UPS電源的額定直流輸入電壓,一般紅色 接電池組的正極,黑色線接電池組的負(fù)極。務(wù)請(qǐng)注意按規(guī)定的“ +”和“-”極性 接
不間斷電源發(fā)展
在使用電池的時(shí)代之前,不間斷電源曾經(jīng)使用飛輪和內(nèi)燃機(jī)為負(fù)載提供電能供應(yīng),這種不間斷電源被稱為飛輪式或旋轉(zhuǎn)式不間斷電源。飛輪式不間斷電源由整流器、直流電動(dòng)機(jī)、飛輪、柴油機(jī)(或汽油機(jī))及發(fā)電機(jī)等組成。在電網(wǎng)供電的情況下,由整流器提供的直流電驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī) 帶動(dòng)飛輪旋轉(zhuǎn),并且?guī)Оl(fā)電機(jī)為負(fù)載供電。由于飛輪的慣性作用,發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速可以保持均衡,此時(shí)不間斷電源起過濾電網(wǎng)干擾的作用。當(dāng)電網(wǎng)斷電后,飛輪繼續(xù)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn),同時(shí)啟動(dòng)柴油機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電,替代原有電網(wǎng)為負(fù)載供電。
由于飛輪式不間斷電源使用內(nèi)燃機(jī)提供電力,會(huì)產(chǎn)生較大的噪音同時(shí)體積也較大,因此目前一般僅被用于應(yīng)急情況和一些自然狀況惡劣的場(chǎng)合,通常情況下不間斷電源會(huì)使用蓄電池來提供電力。
自二十世紀(jì)六十年代美國通用電氣公司研究生產(chǎn)不間斷電源以來,不間斷電源一直在被改進(jìn),但是其基本原理沒有重大變化。
現(xiàn)代的不間斷電源由電池組、逆變器和控制電路組成,一端連接電網(wǎng)另一端連接電器負(fù)載。在電網(wǎng)電壓正常的情況下,不間斷電源利用電網(wǎng)電源為自身充電,在電網(wǎng)出現(xiàn)異常的時(shí)候,不間斷電源將存儲(chǔ)于電池中的電能釋放,供負(fù)載使用。它按工作方式通常分為在線式和后備式(亦稱為離 線式)兩種;按輸出波形可分為正弦型、近似正弦型(用階梯方波來擬合正弦波)等。
不間斷電源現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于:礦山、航天、工業(yè)、通訊、國防、醫(yī)院、計(jì)算機(jī)業(yè)務(wù)終端、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備等領(lǐng)域。
性能 |
UPS |
DC-BANK |
對(duì)變頻器供電方式 |
交流UPS對(duì)變頻器交流輸入端供電,即使UPS電池放電時(shí),仍需由UPS逆變成交流后供電,可靠性低 |
DC-BANK對(duì)變頻器直流母線供電,使變頻器有交、直流兩路冗余供電,可靠性高 |
多臺(tái)變頻器供電 |
UPS功率成倍增加,多臺(tái)變頻器通過斷路器與UPS相連,相互影響大 |
各變頻器直流回路相互隔離,影響小 |
效率 |
效率低 交流供電時(shí)到電機(jī)4 變換: ~ / = = / ~ ~ / = = / ~ 電池供電時(shí)到電機(jī) 3 變換: = / ~ ~ / = = / ~ 總效率=UPS效率×變頻器效率 |
效率高 交流供電時(shí)到電機(jī) 2 變換: ~ / = = / ~ 電池供電時(shí)到電機(jī) 1 變換: = / ~ 總效率=變頻器效率 |
工作方式 |
在線式,交流切換0~10ms |
后備式,直流切換0ms |
線路位置 |
與變頻器為交流串聯(lián),需增加一級(jí)保護(hù) |
與變頻器為直流并聯(lián),無需增加保護(hù)級(jí)別 |
外殼防護(hù)等級(jí) |
IP20~IP30,不適應(yīng)惡劣工作環(huán)境 |
IP54或更高,適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)惡劣工作環(huán)境 |
電壓等級(jí) |
AC380V三相標(biāo)準(zhǔn) |
DC540V(對(duì)應(yīng)AC380V) DC931V(對(duì)應(yīng)AC690V) 適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)各種電機(jī)電壓等級(jí) |
系統(tǒng)容量 |
帶電機(jī)類感性負(fù)載,需要5~7倍電機(jī)額定容量,單機(jī)最大容量400kVA |
1.1倍電機(jī)額定容量,單機(jī)最大容量800kW |
大電流沖擊 |
1.15~1.5瞬間過流沖擊 |
3倍以上大電流沖擊,支持變頻器直流啟動(dòng) |
系統(tǒng)擴(kuò)展 |
無 |
可與PLC、DCS安全連鎖,通過工業(yè)總線上傳數(shù)據(jù),組成SCADA系統(tǒng) |
安裝方式 |
一體式 |
標(biāo)準(zhǔn)電氣柜,可一體安裝,也可分散安裝,適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)布局 |
性價(jià)比 |
低 |
高 |
故障率 |
高 |
低 |